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1引言 流量計(jì)掉電自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊的設(shè)計(jì),主要針對(duì)于解決流量計(jì)應(yīng)用中存在的實(shí)際問(wèn)題——由于人為等因素使流量計(jì)的電源掉電,造成流量計(jì)量的損失,卻又無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估,同時(shí)又缺乏依據(jù)予以說(shuō)明。雖然,流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)(SCADA)系統(tǒng)能及時(shí)監(jiān)測(cè)到掉電的發(fā)生,但該系統(tǒng)的組建成本和對(duì)維護(hù)的要求相對(duì)比較高,令一般單位負(fù)擔(dān)困難。為此,以FLYS1213型固定式超聲波流量計(jì)為基礎(chǔ),特別設(shè)計(jì)了一種與流量計(jì)配套使用的小型裝置——掉電自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊,來(lái)解決這一問(wèn)題。 2掉電自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊的主要功能 掉電自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊的主要功能有: (1)流量計(jì)電源掉電、上電的自動(dòng)檢測(cè); (2)100條掉電信息的循環(huán)存儲(chǔ)、可選打印和刪除; (3)流量計(jì)參數(shù)的實(shí)時(shí)查詢(xún)和打印; (4)日歷時(shí)鐘; (5)鍵盤(pán)操作的二級(jí)權(quán)限管理。 3掉電信息的管理 流量計(jì)的掉電信息包括兩部分,一是掉電記錄,二是掉電刪除記錄。 掉電記錄包括最近的100條記錄,采用循環(huán)存儲(chǔ)的方法保存在EEPROM中,即記錄1～100從存儲(chǔ)區(qū)的首地址依次存放,第101條記錄覆蓋第1條記錄,第102條記錄覆蓋第2條記錄,依此類(lèi)推。每一條掉電記錄的內(nèi)容包括:掉電時(shí)間、上電時(shí)間、掉電時(shí)間間隔、掉電前和上電后流量計(jì)的測(cè)量參數(shù)(含單位)——流速、流量和正/負(fù)累計(jì)值,并據(jù)此對(duì)掉電期間流量計(jì)量的損失進(jìn)行估計(jì)。其中,掉電和上電時(shí)間的格式為“年-月-日時(shí):分:秒”。掉電時(shí)間間隔以30天為限,在30天以?xún)?nèi),數(shù)據(jù)格式為“日-時(shí)-分-秒”;在30天以外,模塊不給出具體數(shù)據(jù),只提示“時(shí)間超過(guò)30天”。 掉電刪除記錄包括最近的10條記錄,同樣以循環(huán)的方式存儲(chǔ)。每一條掉電刪除記錄包括三部分內(nèi)容:歷史掉電記錄的刪除操作所發(fā)生的時(shí)間、所刪除記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間范圍,以及操作者的代碼。刪除操作時(shí)間的格式同樣為“年-月-日時(shí):分:秒”,所刪除記錄的時(shí)間范圍包括一個(gè)起始時(shí)間和一個(gè)終止時(shí)間,起始時(shí)間為刪除的第一條記錄的掉電時(shí)間,終止時(shí)間為刪除的最后一條記錄的上電時(shí)間。模塊所允許的能刪除歷史記錄的操作者最多可以有三個(gè),對(duì)于每一位操作者來(lái)說(shuō),其代碼是惟一的。 模塊的鍵功能操作采用兩級(jí)權(quán)限管理。首先,所有鍵功能的進(jìn)入采用第一級(jí)密碼保護(hù),以控制基本操作的權(quán)限。另外,鑒于歷史掉電記錄的重要性,對(duì)于歷史掉電記錄的刪除功能設(shè)置了第二級(jí)密碼,只有更高一級(jí)的管理者才能進(jìn)入。第二級(jí)密碼同時(shí)也作為相應(yīng)操作者的代碼,以區(qū)分刪除操作的執(zhí)行者。 掉電信息的查詢(xún)和打印均可以隨意選擇,可以是其中任一項(xiàng)紀(jì)錄,也可以是某一段記錄,或是全部記錄。 4掉電自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊的硬件電路實(shí)現(xiàn) 掉電自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊的硬件電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。 
模塊采用廣泛應(yīng)用的51系列單片機(jī)89S52為控制核心,89S52內(nèi)部有8kB程序存儲(chǔ)器,不必再外擴(kuò)。另外,模塊還包括復(fù)位電路、看門(mén)狗電路、掉電檢測(cè)電路、存儲(chǔ)器電路、人機(jī)對(duì)話電路、RS-232C串口電路和電池電路。 看門(mén)狗電路防止因程序跑飛而影響模塊的正常運(yùn)行?？撮T(mén)狗定時(shí)時(shí)間為1.4s,一旦超時(shí),電路產(chǎn)生信號(hào)強(qiáng)制模塊復(fù)位。 掉電檢測(cè)電路實(shí)時(shí)監(jiān)視流量計(jì)的電源,檢測(cè)電源的掉電和上電信號(hào),并通過(guò)/INTR1引腳向89S52申請(qǐng)中斷,以便記錄相關(guān)信息。 存儲(chǔ)器電路包括16k EEPROM 24C16和8kSRAM 6264。24C16具有不易失特性,用于存儲(chǔ)流量計(jì)的掉電信息,作為監(jiān)測(cè)依據(jù)。6264作為在線數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),模塊上電后,將存儲(chǔ)在EEPROM中的掉電信息讀入6264中,以備查詢(xún)和打印。另外,流量計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)也存儲(chǔ)在6264中,僅在掉電時(shí)刻才由6264寫(xiě)入EEPROM中保存。 日歷時(shí)鐘電路由DS12C887實(shí)現(xiàn),為模塊提供精確的日歷時(shí)間,并且每分鐘通過(guò)/INTRO引腳向89S52申請(qǐng)中斷,以便及時(shí)更新模塊時(shí)間。 人機(jī)對(duì)話電路包括三部分:5鍵鍵盤(pán)、20字符×2行LCD顯示器和16字符/行的微型打印機(jī)。鍵盤(pán)用于設(shè)置和修改模塊參數(shù)、在線查詢(xún)流量計(jì)測(cè)量參數(shù)、歷史掉電記錄的查詢(xún)、打印和鍵盤(pán)操作權(quán)限管理等。為了減小模塊體積,鍵功能設(shè)置采用復(fù)合鍵方式,包括參數(shù)調(diào)整、上翻(+1)、下翻(-1)、打印、查詢(xún)、確認(rèn)、返回、密碼修改、刪除歷史記錄等。LCD顯示器用于配合鍵盤(pán)操作,顯示相應(yīng)信息,在參數(shù)調(diào)整過(guò)程中,以閃爍的方式提示正在修改的數(shù)據(jù)位。微型打印機(jī)用于打印所選的掉電信息或流量計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)量參數(shù)。 RS-232C串口電路用于實(shí)現(xiàn)模塊和流量計(jì)的串行通信,以獲取流量計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù),包括流速、流量、正/負(fù)累計(jì)值和狀態(tài)信息等。通信的可靠性對(duì)于流失流量的準(zhǔn)確計(jì)量至關(guān)重要。 
電池電路在電源掉電期間,為模塊供電,以便將掉電信息存儲(chǔ)到24C16中。 5掉電自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊的軟件設(shè)計(jì) 掉電自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊的程序采用模塊化設(shè)計(jì)方法,主要包括主程序、掉電處理子程序、日歷中斷子程序、鍵盤(pán)和顯示子程序、打印子程序、串行通信子程序等。掉電信息在24C16中是以循環(huán)的方式存儲(chǔ)的,其流程如圖2所示。其中,N1為現(xiàn)有掉電記錄的計(jì)數(shù)器,N2為循環(huán)覆蓋記錄的計(jì)數(shù)器,m為一條記錄的長(zhǎng)度。 6結(jié)束語(yǔ) 目前,掉電自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊已經(jīng)順利投入使用,現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)良好,充分證明模塊具有成本低、體積小、操作簡(jiǎn)單、安裝方便、性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn),具有很好的實(shí)用價(jià)值。 摘自：中國(guó)計(jì)量測(cè)控網(wǎng)
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